自动控制原理实验指导书PDF电子书下载

引言 实验须知 1

一、仪器简介 1

1.1 构成 1

1.2 虚拟示波器 3

二、预习及报告 4

三、实验及实验报告 4

第1章 Matlab与Simulink基础 5

1.1 Matlab与Simulink简介 5

一、Matlab语言 5

二、Simulink 6

1.2 基于Matlab连续系统的仿真练习 6

一、实验目的 6

二、实验环境 7

三、Matlab应用实例 7

四、课后实验练习 17

第2章 控制系统的数学模型 18

2.1 基于Matlab／Simulink建立控制系统的数学模型 18

一、控制系统设计过程 18

二、实验目的 18

三、实验内容及步骤 19

四、实验报告 19

2.2 典型环节模拟电路及其数学模型 20

一、实验目的 20

二、实验属性（验证性） 20

三、实验仪器设备及器材 20

四、实验要求 20

五、实验原理 20

六、实验步骤 22

第3章 线性系统的时域分析法 23

实验一 典型环节及其阶跃响应 23

一、实验要求 23

二、实验仪器 23

三、实验内容及步骤 23

四、实验报告 28

五、预习要求 28

3.1 典型二阶系统模拟电路及其动态性能分析 28

实验一 二阶系统的阶跃响应 28

实验二 控制系统的动态响应和稳定性 31

一、实验目的 31

二、实验属性（验证性） 31

三、实验仪器设备及器材 31

四、实验要求 31

五、实验原理 31

六、实验步骤 33

实验三 控制系统的瞬态响应 33

一、实验要求 33

二、实验仪器 34

三、实验内容及步骤 34

四、实验报告 35

五、预习要求 36

实验四 控制系统的稳定性分析 36

一、实验要求 36

二、实验仪器 36

三、实验内容及步骤 36

四、实验报告 37

五、预习要求 38

3.2 基于Matlab控制系统的响应分析 38

实验练习：控制系统的时域、频域和根轨迹分析 38

一、实验目的 38

二、实验内容 38

三、实验报告要求 39

第4章 线性系统的频域分析法 40

4.1 典型环节频率特性测试 40

一、实验目的 40

二、实验仪器 40

三、实验内容 40

四、实验方法 40

五、实验线路 41

4.2 系统的频率特性测量 42

一、实验要求 42

二、实验仪器 42

三、实验内容及步骤 42

四、实验报告 45

五、预习要求 45

4.3 随机过程的白噪声功率谱及工况诊断 45

一、实验要求 45

二、实验设计方案 46

三、实验步骤 47

四、实验报告要求 48

第5章 线性系统的校正与设计 49

5.1 连续系统串联校正 49

实验：连续系统的串联校正 49

一、实验要求 49

二、实验仪器 49

三、超前校正实验原理及说明 49

四、超前校正实验内容及步骤 50

五、实验报告 56

六、预习要求 56

5.2 连续系统串联校正装置模拟电路实现 56

实验：串联校正装置对线性系统稳定性和动态特性的影响 56

一、实验目的： 56

二、实验属性（验证性） 57

三、实验仪器设备及器材 57

四、实验要求 57

五、实验原理 57

六、实验步骤 59

5.3 基于Matlab控制系统的串联超前校正设计 59

第六章 控制系统综合设计 62

6.1 PID控制器的动态特性实验（控制理论电子模拟实验箱下完成） 62

一、实验目的 62

二、实验仪器 62

三、实验原理 62

四、实验内容 63

五、实验报告要求 63

六、实验思考题 63

6.2 PID控制器的动态特性实验（Matlab仿真下完成） 63

一、PID控制概述 63

二、Ziegler-Nichols整定方法 70

6.3 直流双闭环启动过程仿真实验 76

一、实验性质 76

二、实验目的 76

三、实验设备 76

四、实验内容与实验步骤 76

五、实验报告要求 79

第7章 Simulink建模和仿真基础知识 80

7.1 Simulink的概述和基本操作 80

7.1.1 Simulink概述 80

7.1.2 Simulink基本操作 81

一、模型基本结构 81

二、仿真运行原理 81

7.2 基本模块 83

7.3 模块的操作 91

一、选取模块 91

二、复制、删除模块 91

三、模块的参数和特性设置 92

四、模块外形的调整 93

五、模块名的处理 94

7.4 模块的连接 94

一、在模块间连线 94

二、在连线上反映信息 96

7.5 系统仿真举例 97

7.5.1 非线性系统的模拟 98

7.5.2 混合系统PID控制器仿真 99

7.6 Simulink子系统和子系统的封装 101

7.6.1 Simulink子系统 101

7.6.2 压缩子系统 103

7.6.3 子系统模块 104

7.6.4 Simulink子系统的封装 106

7.6.5 Simulink子系统到封装模块的转换 107

7.6.6 查看封装和解封装 109

7.7 回调 109

7.7.1 回调函数的介绍 109

7.7.2 基于回调的图形用户界面 110

7.8 S函数 112

7.8.1 S函数模块 113

7.8.2 S函数的工作原理 113

7.8.3 S函数中的几个概念 114

7.8.4 S函数动画 115

本章小结 120

附录 数字存储示波器简介 122

一、DS3042M（40M）数字存储示波器的简介 122

二、DS3042M（40M）数字存储示波器常用功能的简要说明 123

参考文献 126